Khí thải lò hơi và quy trình mẫu xử lý khói thải lò hơi

Lò hơi là thiết bị thiết yếu cung cấp nguồn năng lượng hơi nóng được ứng dụng rộng khắp trong sản xuất công nghiệp. Chúng sử dụng các nhiên liệu đốt để tạo ra nguồn nhiệt năng, biến đổi nước thành hơi nước. Trong quá trình đốt nhiên liệu, nguồn khí thải lò hơi được sinh ra. Đây là một vấn đề cần phải được xử lý để bảo vệ môi trường sống, môi trường làm việc.

Bài viết dưới đây, sẽ giúp chúng ta tìm hiểu về các loại khí thải lò hơi và những biện pháp xử lý khí thải lò hơi hiệu quả. Mời Quý Vị và các Bạn cùng theo dõi!

I. Tìm hiểu khí thải lò hơi là gì?

1. Lò hơi công nghiệp là gì?

Lò hơi công nghiệp là thiết bị sản xuất ra hơi nước cung cấp cho các thiết bị máy móc khác. Nguyên lý chung của lò hơi là sử dụng nhiên liệu để đun sôi nước, tùy theo cấu tạo của loại lò hơi mà nhiên liệu có thể là: rắn (như củi, than, gỗ, trấu…), lỏng (như dầu DO, FO…), hoặc khí (như gas).

Hiện nay người ta dùng ba loại nhiên liệu đốt lò chính là gỗ củi, than đá hoặc dầu F.O.

Đặc điểm khói thải của các loại lò hơi khác nhau, tùy theo loại nhiên liệu sử dụng.

2. Một số ứng dụng của lò hơi hiện nay

    - Tạo ra hơi để vận hành đầu máy xe lửa hơi nước, vận hành turbine máy phát điện.

    - Giặt là trong nhà máy may.

   - Hấp, sấy, thanh trùng, tiệt trùng trong các nhà máy thực phẩm, đồ uống như

   - Trong các nhà máy sản xuất bánh kẹo, rượu bia, sữa…

   - Sấy gỗ, sấy xốp, sấy bột cá thức ăn gia súc, hấp mây tre đan.

   - Hệ thống nồi nấu rượu.

   - Hệ thống nấu ăn, bếp ăn công nghiệp.

   - Bể bơi nước nóng bốn mùa, mạng nước nóng cho khu vui chơi và nhà hàng khách sạn, trường học, khu phục hồi chức năng.

3. Khí thải lò hơi chứa những chất ô nhiễm gì?

- Lò hơi sử dụng phương pháp đốt cháy nhiên liệu để tạo ra nhiệt năng biến đổi nước từ dạng lỏng sang dạng hơi. Quá trình đốt cháy các loại nhiên liệu sẽ sinh ra khói thải – khí thải chứa các thành phần oxy hóa nhiệt. Với mỗi loại lò hơi sử dụng các nhiên liệu đốt khác nhau sẽ cho thành phần khí thải lò hơi khác nhau. Tại Việt Nam, đa phần lò hơi sử dụng nhiên liệu đốt là: gỗ, than đá, dầu,… Khi đốt cháy các loại nhiên liệu đốt này, thành phần khí thải thường gồm một số chất ô nhiễm như: các hạt bụi lơ lửng trong không khí, CO, SO2, NO,… Đây là những chất khí có ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe con người cũng như hệ sinh thái xung quanh. Có thể Quý Vị sẽ đặt ra câu hỏi: ”Tác động của các chất trong khí thải lò hơi đến con người và môi trường sinh thái như thế nào?

- Đầu tiên: Khi các chất khí trong khói thải lò hơi được thải trực tiếp ra môi trường sẽ làm ô nhiễm không khí. Con người và các loài động vật hít phải sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe, có thể gây ra các bệnh lý về đường hô hấp, tim mạch. Các loài thực vật có thể bị chết do tác động của nhiệt độ và các chất khí thải(SO2, SO3) có trong khói thải.

- Các chất ô nhiễm tồn tại trong không khí có thể tích tụ thành sương mù, hay mây. Khi mưa xuống sẽ theo nước mưa gây ô nhiễm nguồn nước, ô nhiễm đất.

Ngoài những ảnh hưởng trực quan có thể nhận thấy dễ dàng, chúng cũng có thể gián tiếp gây ra hàng loạt các ảnh hưởng nghiêm trọng khác theo phản ứng dây chuyền.

II. Đặc điểm và tác hại của các loại khí thải

1. Những đặc điểm riêng của từng loại khí thải lò hơi

a. Đặc điểm khói thải lò hơi đốt củi

- Dòng khí thải ra ở ống khói có nhiệt độ khoảng 120-150^o C phụ thuộc vào cấu tạo lò. Thành phần của khói thải bao gồm các sản phẩm cháy của củi, chủ yếu là các khí CO₂, CO, N₂ , kèm theo một ít các chất trong củi không cháy hết, oxy dư và tro bụi bay theo dòng khí.

- Khi đốt củi, thành phần các chất trong khí thải thay đổi tùy theo loại củi. Tuy vậy lượng khí thải sinh ra là tương đối ổn định. Để tính toán ta có thể dùng trị số VT20 = 4,23 m³/kg . Nghĩa là khi đốt 1 kg củi sẽ sinh ra 4,23 m³ khí thải ở nhiệt độ 200^o

- Bụi tro có trong khí thải lò hơi chính là một phần của các chất không cháy hết và lượng tạp chất không cháy có trong củi. Lượng tạp chất này thường chiếm tỷ lệ 1% trọng lượng củi khô. Bụi trong khí thải lò hơi đốt củi có nồng độ dao động trong khoảng từ 200-500 mg/m³ .

b. Đặc điểm khói thải lò hơi đốt than đá

- Khí thải lò hơi đốt than chủ yếu mang theo khói, tro bụi, CO₂, CO, SO₂, SO₃ và nox

- do các thành phần  có trong than kết hợp với oxy trong quá trình cháy tạo nên. Hàm lượng lưu huỳnh trong than ≅ 0,5% nên trong khí thải có SO₂ với nồng độ khoảng 1.333 mg/m³ . Lượng khí thải phụ thuộc vào mỗi loại than, với than An-tra-xít Quảng Ninh lượng khí thải khi đốt 1 kg than là V020 ≈ 7,5 m³/kg.

c. Đặc điểm khói thải lò hơi đốt dầu F.O

Trong khí thải của lò hơi đốt dầu F.O người ta thường thấy có các chất sau: CO₂, CO, SO₂, SO₃  và hơi nước, ngoài ra còn có một hàm lượng nhỏ tro và các hạt tro rất nhỏ trộn lẫn với dầu cháy không hết tồn tại dưới dạng son khí mà ta thường gọi là mồ hón.

d. Tải lượng ô nhiễm của dầu F.O

- Lượng khí thải : Lượng khí thải lò hơi khi đốt dầu F.O ít thay đổi. Nhu cầu không khí cần cấp cho đốt cháy hết 1 kg dầu F.O là V020 = 10,6 m³/kg.

- Lượng khí lò hơi thải sinh ra khi đốt hết 1 kg dầu F.O là : Vc20 ≈ 11,5 m3/kg ≈ 13,8 kg khí thải/ 1kg dầu.

2. Tác hại và hàm lượng các chất ô nhiễm trong khí thải lò hơi

a. Tác hại của các chất khí ô nhiễm trong khói thải lò hơi

Gọi chung là các chất khí ô nhiễm, nhưng mỗi chất khí có tác động khác nhau đến các khía cạnh khác nhau của sức khỏe con người cũng như môi trường. Dưới đây sẽ là cách thức ảnh hưởng của từng loại chất có trong khí thải lò hơi:

Các hạt bụi nhỏ lơ lửng trong không khí tác động trực tiếp đến cơ quan hô hấp của con người cũng như các động vật xung quanh. Không những vậy, nó cũng góp phần ô nhiễm nguồn nước khi tích tụ trên các đám mây và theo nước mưa rơi xuống.

SO2 – SO3 là chất ô nhiễm có trong khí thải lò hơi sinh ra do đốt cháy nhiên liệu chứa lưu huỳnh. Chúng có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình chuyển hóa Protein của con người và các động vật. Không những vậy, chúng có tác động ăn mòn đến nhiều loại vật liệu xây dựng, công trình kiến trúc khác nhau.

CO là chất khí được sinh ra trong quá trình đốt không hoàn toàn các nhiên liệu chứa cacbon của lò hơi. Đây là một chất khí độc gây ức chế hô hấp và hệ thần kinh, giảm nồng độ oxy trong máu khi chúng ta hít phải một lượng đủ lớn. Đã có rất nhiều trường hợp ngộ độc khí CO và tử vong.

Khí NO khi được thải ra môi trường sẽ tác dụng với oxy trong không khí để sản sinh ra NO2. Chất khí được sinh ra này có thể ảnh hưởng xấu đến rất nhiều cơ quan trong cơ thể như: tim, phổi, gang,…

b. Hàm lượng chất ô nhiễm trong khí thải lò hơi đặc trưng

 Ở nước ta, đa phần các đơn vị sản xuất công nghiệp đều sử dụng lò hơi đốt than đá, than củi hoặc đốt dầu. Hàm lượng các chất ô nhiễm bên trong khói thải lò hơi của từng loại như sau:

Khí thải lò hơi đốt than đá – than củi: thành phần chất ô nhiễm chủ yếu trong khí thải nồi hơi loại này là CO, SO2, CO2, SO3, NO2. Đây là sản phẩm phản ứng oxi hóa khi đốt cháy nhiên liệu tạo nên.  Trong than chứa lượng lớn lưu huỳnh, khoảng 0,5%. Vì vậy khói thải lò hơi đốt than thường chứa rất nhiều SO2, khoảng 1,333 mg/m3.

Khí thải lò hơi đốt dầu: dầu được sử dụng đa phần là dầu F0, là một phức hợp của HC cao phân tử. Người ta sẽ sử dụng thiết bị phun dầu thành dạng sương để đốt cháy dễ dàng hơn. Khí thải lò hơi đốt dầu F0 này thường chứa các chất ô nhiễm với hàm lượng:

• Sox: 5217 – 7000 mg/m3
• CO: 50 mg/m3
• Nox: 428 mg/m3
• Tro - hạt bụi mịn lơ lửng: 280 mg/m3
• Hơi dầu: 0,4 mg/m

III. Quy trình xử lý khí thải lò hơi

 Song song với sự phát triển của nền kinh tế, công nghiệp, Nhà Nước Ta cũng đã rất chú trọng đến vấn đề bảo vệ môi trường; ban hành các nghị định về quy chuẩn xử lý nước thải, khí thải,… Và vấn đề khí thải lò hơi cũng thuộc trường hợp bắt buộc phải được xử lý trước khi thải ra môi trường. Vậy, chúng ta nên dùng biện pháp gì để xử lý khí thải lò hơi? Dưới đây là một quy trình xử lý mẫu, Quý Vị có thể lấy tham khảo.

Xử lý túi lọc Cyclon: Đây là một thiết bị lọc khí thải sơ bộ, có tác dụng lọc và loại bỏ bộ phận lớn hạt bụi mịn có trong khí thải lò hơi và bộ phận nhỏ các chất ô nhiễm khác.

Tách bụi thô: Sau quá trình lọc Cyclon, khí thải được hút bởi quạt hút khói thải ly tâm. Nhờ lực quán tính, các chất khí được hút ra, các hạt bụi thô sẽ di chuyển theo lực ly tâm và rơi ra ngoài. Phương pháp này khá đơn giản nhưng hiệu quả.

Tháp hấp thụ: Tại đây sẽ diễn ra hai quá trình gồm: tách bụi, chất ô nhiễm và xả thải. Tháp hấp thụ chứa các hóa chất sẽ hấp thu, phản ứng với các chất khí ô nhiễm và được giữ lại. Đồng thời khí thải đã được loại bỏ chất ô nhiễm, bụi sẽ theo đường ống xả ra môi trường.

Các chất ô nhiễm và hạt bụi được giữ lại sau quá trình xử lý khói thải nồi hơi sẽ được thu thập và xử lý bằng các biện pháp phù hợp.

Tùy theo nhiên liệu sử dụng, khí thải phát sinh mà có các phương án xử lý khác nhau. Sau một thời gian sử dụng thì đáy lò hơi sẽ đọng cặn bẩn vì vậy việc sử dụng các loại van khoá, van xả đáy để làm sạch khoang chứa cặn bẩn do khí thải lò hơi tồn đọng lại nhé.